Wakefield acceleration of self-injected bunch in a conical plasma channels
针对激光尾场加速中自注入粒子束因超驱动速度移出最大加速相位的问题，提出采用锥形渐变通道通过缩小气泡尺寸同步束与尾波相位，所得相关参数变化关系可为后续研究提供参考。
2025-09-03 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Plasma Wakefield Acceleration with a Modulated Proton Bunch
研究了通过调制长质子束团可以获得的等离子体尾波场振幅。我们发现，在长聚束的限制相比，等离子体波长，加速场的强度是成正比的驱动聚束中的粒子数和成反比的横向聚束尺寸的平方。利用现有质子加速器的参数对标度律进行了详细的模拟测试和验证，并实现了大电场，达到1 GV/m的LHC聚束。在这种情况下，发现超过6 TeV的测试电子的能量增益。
2011-05-06 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Beam-Driven Systems, Plasma Wakefield Acceleration
我们扩展了在CERN加速器学院关于等离子体尾场加速的先前论文集中发表的材料。该材料侧重于在短、窄束区中的等离子体尾场加速。在简要介绍了等离子体尾场加速器的基本原理后，我们描述了束流训练驱动的等离子体尾场加速器。然后，我们试图给出简单而直观的描述聚束自调制，发生时，聚束是长的，和电流的反射，发生时，聚束是宽的。自调制是一种利用现有的带有大量能量的聚束来驱动等离子体尾场的方法。在横向分裂可能破坏尾场产生和加速过程之前，电流偏转不稳定性对粒子束的宽度施加了限制。与前面的材料一样，我们展示了一些实验结果，这些结果表明，大部分物理现象都是在实验中观察到的。
2020-07-10 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Increase of amplitude of accelerating wakefield excited by sequence of short relativistic electron bunches in plasma at magnetic field use
早些时候，作者发现了短相对论电子聚束序列的机制，即使聚束的重复频率与等离子体频率不同，也会导致尾场的共振激发。在这种情况下，由于相对于等离子体波进入坏相位的聚束的散焦，恢复了频率的同步。然而，在这种情况下，聚束丢失，其结果是不参与尾流场的激发。本文采用数值模拟的方法研究了磁化等离子体中电子束团的动力学行为以及相对论电子短束团长序列对尾流场的激发。当使用磁场时，散焦的聚束在一定时间之后返回到与场相互作用的区域。在这种情况下，聚束的电子返回到场的必要相位，参与尾流场的激发。而且，磁场的使用导致激发波的频率相对于聚束的重复频率的增加。后者增加了保持共振的时间，因此，导致激发的尾流场的振幅增加。
2020-09-09 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Bunch-excited wakefield in dielectric waveguide with hollow plasma channel
本文研究介质加载圆柱波导中空心等离子体通道内相对论电子束团激发的尾场，推导线性机制下纵横向尾场解析解并进行模式与频谱分析，PIC模拟验证了准线性机制下解析与数值结果的定性一致。
2023-11-29 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Acceleration rate enhancement by negative plasma density gradient in multi-bunch driven plasma wakefield accelerator
本文提出在多束驱动的等离子体尾场加速器中引入负等离子体密度梯度，通过仅调节驱动束与波的相对相位并保持波相位稳定，从而在有限长度内提升被加速束的能量增益。
2024-11-14 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Dynamics of Femtosecond Electron Bunches
在激光尾流场加速器中，一束持续时间为等离子体波周期量级的短脉冲激光将激发出异常强的等离子体尾流波（激光尾流场）。最近关于激光尾场加速的实验[Nature（London）431，p.535，p.538，p.541（2004）]证明了具有百分之几数量级的相对低能量扩展的超短（具有几飞秒的持续时间）相对论性电子聚束的产生。我们研究了这种聚束在真空和激光尾流场中的动力学。结果表明，在这两种情况下，强大的聚束动力学已经在几毫米的传播距离。在真空中，束团半径和发射度迅速增长。后者是一群人的可聚焦性。我们发现，当飞秒束团在通道引导的激光尾流场中加速时，对于实际的束团长度，束团长度近似守恒。然而，在电子感应加速器频率的扩展导致快速电子感应加速器相位混合在轴上注入的聚束包络。当束团离轴注入激光尾流场中时，束团退相干导致束团归一化发射度的显著增加，在某些情况下，加速后束团的能量扩展也会增加。我们还讨论了一种可能的两级激光尾场加速器。
2007-08-21 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Excitation of bulk and surface wakefields by a relativistic electron bunch in plasma of semiconductors and semimetals
研究了半导体和半金属等离子体中相对论电子束团激发的体尾波场的时空结构。结果表明，这些尾场由纵向等离子体激元场和切伦科夫电磁辐射场组成，切伦科夫电磁辐射是半导体或半金属波导的一组本征电磁波。在具有轴向真空通道的波导中出现了表面等离子体激元的分支。研究了相对论电子束团尾流激发表面等离子体激元的过程。确定了激励尾流表面波的强度。
2021-02-02 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Ponderomotive scattering of an electron-bunch before injection into a laser wakefield
为了激光尾流场加速的目的，事实证明，比等离子体波长长的电子聚束的注入也可以产生具有相对低的能量扩展的加速的飞秒聚束。这是非常令人感兴趣的，因为可以提供这样的注入聚束，例如，最先进的光电阴极射频枪在这里，我们指出，当电子束团注入尾流场中，重要的是要考虑的有质动力散射的注入聚束的激光脉冲在真空区位于前面的等离子体。在注入的聚束的低能量下，这种散射导致收集效率的显著下降。通过较低强度的激光脉冲和相对高的注入能量可以达到较大的收集效率。我们还估算了注入电子的最小俘获能和俘获束团的长度。
2006-07-07 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Profiling and variation of laser pulse parameters as a way to preserve the stability of self-injected bunches during excitation of a wakefield in plasma
该研究针对等离子体尾场激发中自注入束团易因横向电子感应加速振荡损毁的问题，通过X射线激光脉冲链的参数整形与调控，找到了获得稳定高质量束团的参数，为解决该问题提供了可行方案。
2023-10-10 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Radial equilibrium of relativistic particle bunches in plasma wakefield accelerators
在等离子体尾场加速器的线性或弱非线性区域中，驱动粒子束很快与尾场达到径向平衡，这是第一次详细描述。结合解析关系、数值积分和第一性原理模拟，得到了平衡束流状态和自洽尾流场。在平衡态中，束流密度在轴附近强烈地达到峰值，束流半径沿着束流是恒定的，并且聚焦强度的纵向变化通过改变束流发射度来平衡。束粒子的横向动量分布依赖于观测半径，既不是可分的，也不是高斯分布。
2016-11-03 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Temporal evolution of longitudinal bunch profile in a laser wakefield accelerator
由于其超短的持续时间和峰值电流在kA范围内，激光尾场加速电子束团是有前途的驱动器，用于超快X射线产生的紧凑型自由电子激光器（FEL），汤姆逊散射或电子感应加速器源。在这里，我们提出了第一个单次拍摄，高分辨率的测量的纵向聚束轮廓，而无需事先假设的聚束形状。我们的方法允许复杂的功能，如多束结构，被检测。改变气体目标的长度，从而改变加速长度，使得能够评估加速过程期间的聚束轮廓演变。我们发现一个最小的聚束持续时间为4.2 fs（半高全宽），拍摄到拍摄的波动为11%均方根。我们的研究结果表明，激光能量耗尽后，从激光驱动的粒子驱动的尾场发生的过渡，与二次聚束的注入。由此产生的双聚束结构可能作为一个优雅的方法，驾驶员见证型实验，即允许一个非失相限制加速的二次聚束在等离子体加力阶段。
2014-06-25 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Resonant excitation of very high gradient plasma wakefield accelerators by optical-period bunch trains
使用周期性电子束聚束训练共振激发准非线性（QNL）区域中的等离子体尾流场与使用单个较高电荷聚束相比具有明显的优势。QNL机制中的共振激发可以使用每脉冲具有小电荷的非常低发射率的光束产生等离子体电子井喷：局部密度扰动是极其非线性的，实现总稀疏，但等离子体电子在等离子体频率下的共振响应被保留。这样的脉冲训练，具有等于等离子体周期的束团间距，可以通过反向自由电子激光聚束产生。为了实现与几微米的激光波长的共振，使用高等离子体密度，伴随着获得极大的尾场振幅的可能性，对于FACET-II参数接近1 TV/m。在这篇文章中，我们使用粒子模拟研究等离子体响应，光束调制的演变，以及遇到的不稳定性，出现时，使用聚束方案共振激发波在稠密的等离子体。
2020-03-19 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Plasma wakefield dynamics of self-generated electron bunch trains
Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）
本研究通过激光驱动尾场加速器中的下坡注入产生具有周期性能量间隔的准单能电子束团，利用尾场的相对论性延长和相空间旋转实现能量压缩，并通过粒子模拟揭示其形成与演化机制。
2026-06-04 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Electron trapping and acceleration by the plasma wakefield of a self-modulating proton beam
结果表明，共线注入的电子或正电子到尾场的自调制粒子束是可能的，并确保高的能量增益。见证光束必须与驱动器的尾部共同传播，因为那里的等离子体波相速度可以超过光速，这是有效加速所必需的。如果验证光束是许多尾场周期长，则被俘获的电荷受到光束加载效应的限制。最初的捕获对正电子来说是更好的，但是在加速阶段，相当一部分正电子从波中丢失。为了有效地捕获电子，等离子体边界必须是尖锐的，密度过渡区短于几厘米。正电子不受初始等离子体密度梯度的影响。
2014-08-19 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Plasma Light As Diagnostic For Wakefields Driven By Developing Self-Modulation Of A Long Particle Bunch
本研究提出利用等离子体原子线辐射光诊断长质子束自调制驱动的尾场，设计了可设置不同位置和高度密度阶跃的新型蒸汽/等离子体源，模拟显示百分之几的密度阶跃可使束流在数百米等离子体中驱动GV/m级尾场。
2024-10-31 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Mapping charge capture and acceleration in a plasma wakefield of a proton bunch using variable emittance electron beam injection
在AWAKE第一次实验运行的第二阶段（2018年5月至11月）中，使用电子束探测和测试铷等离子体柱中的质子驱动尾场加速。在这项工作中，我们分析了整体的电荷捕获和拍摄到拍摄的再现性质子驱动等离子体尾场加速器与各种电子束注入参数。见证电子束的产生使用的RF枪配备了Cs2Te光阴极照射的可剪裁的超快深紫外（UV）激光脉冲。UV束光学系统的构造使得能够适当的横向束成形和控制其脉冲持续时间、大小和在光阴极上的位置，以及相对于在质子束中播种等离子体尾场的电离激光脉冲的时间延迟。可变光电阴极照明提供了所需的灵活性，以产生具有可变电荷、发射度和注入等离子体柱的轨迹的电子聚束。我们证明了电荷捕获率超过15%（40 pC的GeV加速电荷为385 pC注入电子束）在优化的电子注入条件下。
2022-06-28 physics.acc-ph physics.plasm-ph
High-quality positrons from a multi-proton bunch driven hollow plasma wakefield accelerator
利用空心等离子体，多束团质子可以很好地驱动非线性等离子体尾流场，在保持束流质量的情况下将电子加速到能量前沿。然而，正电子的加速是不同的，因为加速结构强烈依赖于电荷。在保持小的归一化发射度和小的能量扩散之间存在差异。这是由于用于为多个质子束提供聚焦的等离子体电子稀释正电子束的冲突造成的。通过加载一个额外的电子束来排斥等离子体电子，同时稍微降低等离子体密度以使加速相位以有利于正电子束的斜率移动，正电子束可以被加速到400 GeV（驱动器能量的40%），能量扩展低至1%，并且很好地保持了归一化发射度。高质量高能正电子的成功产生为未来的前沿轻子对撞机铺平了道路。
2018-09-13 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Downramp-assisted underdense photocathode electron bunch generation in plasma wakefield accelerators
结果表明，高质量的电子聚束的产生和捕获的要求，从欠密度光阴极在等离子体尾场加速器可以大大放宽通过本地化它的等离子体密度下降。这降低了加速电场的相速度，直到所产生的电子同相，从而允许在浅俘获电势中俘获。因此，低密度光阴极技术可应用于更多数量的加速器设施。此外，有效地抑制了暗电流的产生。
2014-12-16 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Transformer ratio enhancement at wakefield excitation in blowout regime in plasma by electron bunch with semi-gaussian charge distribution
利用2d3v程序LCODE，对相对论性电子束团在等离子体中的非线性尾场激发进行了数值模拟，电子束团的电荷分布为高斯分布，随电荷分布的增大而增大，然后急剧减小到零。考虑到尾流场的非线性，研究了束团内部最大加速场与最大减速场之比即Transformer比对尾流场加速的影响。在束团电荷恒定的情况下，研究了Transformer比和最大加速场与束团长度的关系。考虑到非线性尾场的长度随束团长度的增加而增加。结果表明，对于一定长度的束团，Transformer比达到最大值。由于聚束的分布和尾流场的非线性，Transformer比的最大值达到6。
2020-01-09 physics.acc-ph physics.comp-ph physics.plasm-ph
Generation and Acceleration of Isolated-Attosecond Electron Bunch in a Hollow-Channel Plasma Wakefield
提出利用电子束驱动空心通道等离子体靶同时产生并加速十GeV级孤立阿秒电子束的新方案，通过辐射尾场注入并加速等离子体电子，获得高电荷量、高能量、高稳定性的电子束，适用于超快与高能物理。
2024-12-19 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Controlled Growth of the Self-Modulation of a Relativistic Proton Bunch in Plasma
在等离子体中传输的细长相对论带电粒子束团具有自调制不稳定性。我们表明，质子束团的SM可以通过由前一个电子束团驱动的尾场来播种。SM定时再现性和控制处于调制周期的一小部分的水平。通过这种播种方法，我们独立地控制种子尾场的幅度与电子束团的电荷和SM的增长率与质子束团的电荷。播种导致较大的增长的尾流场比在不稳定的情况下。
2022-03-25 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Evolution of equilibrium particle beams under external wakefields
等离子体中的超相对论带电粒子束可以与其自身的径向尾流场达到平衡，然后在形状几乎没有变化的情况下传播。如果某些共同运动的扰动出现在光束前面，它可能会或可能不会破坏光束及其尾流场，这取决于尾流场的相位和振幅。我们数值研究的扰动可以破坏一个单一的短束或训练的许多短束在感兴趣的参数等离子体尾场加速在轴对称配置，以及如何快速。我们发现，有特别危险的尾流场阶段中的光束可以被破坏的扰动非常低的振幅。我们还发现，扰动的振幅大于尾场的训练中的一个单一的束流总是破坏性的。
2022-01-24 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Electron source based on emergence of self-injected electron bunch at plasma wakefield excitation by a TW laser pulse
本文通过模拟数十毫焦、1-2太瓦激光脉冲激发等离子体尾场，研究均匀与高斯等离子体轮廓对自注入电子束能量的影响，证明可产生相对论性自注入束团，作为电子源用于激光加速实验。
2024-09-20 physics.acc-ph physics.plasm-ph
On Resonant Multi-Bunch Wakefield Effects in Linear Accelerators with Dipole Mode Detuning
在这份报告中，我们探讨共振多聚束，横向尾场效应的直线加速器中的加速器结构的偶极模式已失谐。
2001-01-27 physics.acc-ph
High brightness, symmetric electron bunch generation in a plasma wakefield accelerator via a radially-polarized plasma photocathode
John Adams Institute for Accelerator Science（约翰·亚当斯加速器科学研究所）；Department of Physics, University of Oxford（牛津大学物理系）；Somerville College（萨默维尔学院）
本文扩展等离子体光阴极方案，采用径向极化激光产生高电荷、高亮度且发射度对称的电子束，并通过贝叶斯优化评估性能，发现其在最优加载下优于线极化方案。
2025-05-16 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Seeding of proton bunch self-modulation by an electron bunch in plasma
AWAKE实验依赖于长质子束的自调制不稳定性来有效地驱动尾场并将电子束加速到GeV级能量。在第一次实验运行（2016-2018）期间，通过播种过程使不稳定性具有相位再现性：短激光脉冲在铷蒸汽中的质子束内共同传播。因此，等离子体的快速产生和束团内的束-等离子体相互作用的开始驱动种子尾场。然而，这种播种方法使束的前部不被调制。聚束前部可以在第二个预形成的等离子体中自调制，并驱动尾场，该尾场将干扰由聚束后部（已经自调制）驱动的尾场和加速过程。本文研究了用短电子束团实现长质子束团的种子自调制。短种子束被放置在质子束之前，导致整个束的自调制。数值模拟表明，该方法具有其他的优点相比，电离前沿的方法。我们讨论的电子束参数（电荷，发射度，横向尺寸在焦点，长度）的要求，有效地种子的自调制过程。我们还提出了初步的实验研究的电子束种子尾场的产生。
2021-06-23 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Acceleration and focusing of positron bunch in a dielectric waveguide accelerator with homogeneous plasma in transport channel
本文给出了等离子体介质尾场加速器中正电子束团聚焦的数值PIC模拟结果。尾场由驱动电子聚束在石英介质管中激发，并嵌入圆柱形金属波导中。介质管的内部区域已经填充有径向均匀的等离子体，在一般情况下具有沿波导轴的真空通道。数值模拟结果表明，在尾流场中，正电子束团的加速和聚焦是可能的。研究了正电子束团的输运和加速与真空通道尺寸和波导长度的关系。
2021-12-11 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Single-bunch transverse emittance growth due to collimator wakefield effects
本文在傍轴近似下重新计算了准直器尾场效应对带电粒子束团发射度的稀释。我们还比较了分析结果与数值模拟考虑的例子准直器结构安装在加速器测试设施2（ATF 2）在KEK
2013-09-03 physics.acc-ph
Stability condition for the drive bunch in a collinear wakefield accelerator
研究了基于结构的共线尾场加速器中驱动聚束的分裂不稳定性，提出了一种稳定化方法。该方法包括采用特殊设计的束流聚焦通道，沿电子束团施加能量啁啾，并在驱动束团减速过程中保持能量啁啾恒定。一个稳定性条件的推导，定义的限制加速场的见证聚束。
2017-12-08 physics.acc-ph
Dynamics of self-injected electron bunches at their acceleration by laser pulse in plasma
数值模拟了在激光脉冲激发的等离子体尾场对自注入电子束团的加速自洽变化到自注入电子束团激发的尾场对自注入电子束团的加速时，自注入电子束团在井喷区的动力学行为。考虑了脉冲训练加速和束流自清洁的优点。
2020-12-09 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Efficient Acceleration of High-Quality GeV-Electron Bunches in a Hybrid Laser- and Beam-Driven Plasma Wakefield Accelerator
Ludwig–Maximilians–Universität München（慕尼黑路德维希-马克西米利安大学）；Heinrich Heine Universität Düsseldorf（杜塞尔多夫海因里希·海涅大学）；Laboratoire d’Optique Appliquée (LOA), CNRS, École polytechnique, ENSTA, Institut Polytechnique de Paris（巴黎理工学院应用光学实验室（LOA），法国国家科学研究中心，巴黎综合理工学院）；Max Planck Institut für Quantenoptik（马克斯·普朗克量子光学研究所）；University of Strathclyde（思克莱德大学）；Helmholtz-Zentrum Dresden–Rossendorf（德累斯顿-罗斯多夫亥姆霍兹中心）
该研究通过混合激光与束驱动等离子体wakefield加速器，实现了高效率的能量传输，显著提升了驱动束到见证束的能量转换效率。
2026-02-27 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Experimental Observation of Motion of Ions in a Resonantly Driven Plasma Wakefield Accelerator
实验证实等离子体尾场加速器中离子运动效应与离子质量成反比，由有质动力驱动，并随尾场振幅变化，表现为束团尾部。
2025-02-27 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Beam Diagnostics in the Advanced Plasma Wakefield Experiment AWAKE
在AWAKE中，自调制质子束团驱动等离子体中的尾流场。最近的实验成功地证明了驱动聚束的自调制以及测试电子的加速的许多方面。接下来的实验将集中在产生一个多GeV的加速电子束，具有低发射度和低能量扩散。该实验需要各种先进的束流诊断来表征皮秒时间尺度上的自调制质子聚束。这些包括光学跃迁辐射和一个条纹相机，用于短时间和长时间尺度的详细成像的自调制和软管，相干跃迁辐射的调制频率测量在100-300 GHz的频率范围和多个荧光屏的核心和晕测量。将给出这些诊断的概述。
2020-12-18 physics.acc-ph physics.plasm-ph
White Paper: AWAKE, Plasma Wakefield Acceleration of Electron Bunches for Near and Long Term Particle Physics Applications
基于等离子体的加速器在过去二十年中取得了显著的进展。它们独特的特性使它们成为可以彻底改变科学和应用领域的工具。AWAKE利用高能量相对论质子束的可用性，在足以产生数百GeV至TeV电子束的距离上驱动单个等离子体中的大振幅尾场（$\sim$ GV/m）。
2022-03-18 physics.acc-ph
Injection tolerances and self-matching in a quasilinear wakefield accelerator
准线性等离子体尾流中的粒子加速提供了获得高加速梯度的途径，同时避免了背景电子的自陷。然而，等离子体对外部注入的见证聚束的响应导致沿聚束长度的聚焦场的变化，这可以导致发射度增长。为了研究这种发射度的增长对整体光束质量的影响，我们开发了一个单一的品质因数的基础上的潜在的高能量应用的AWAKE实验在欧洲核子研究中心。我们表明，这样的品质因数的发展自然会产生的初始见证聚束参数的可调性和稳定性的约束。它进一步表明，独特的物理准线性唤醒引起宽公差的见证聚束半径在注射点，作为等离子体尾场自匹配的见证聚束。
2022-06-21 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Amplitude enhancement of the self-modulated plasma wakefields
种子自调制（SSM）已经被证明将长质子束团转换成许多等距的微束团（例如，唤醒情况），然后共振激发强尾流场。然而，均匀等离子体中的尾波场在达到峰值后，振幅迅速下降。这是由自调制期间尾流相速度显着降低引起的。大量的质子从聚焦和减速区域中滑出并丢失，因此不能对尾流场的增长做出贡献。以前建议的解决方案包括一个尖锐的或线性的等离子体纵向密度增加，可以补偿后向相移，从而提高尾场。在本文中，我们提出了一种新的等离子体密度分布，它可以进一步提高尾场幅度的30%。更重要的是，几乎24%的质子最初位于沿一个等离子体周期生存在调制后的微束。讨论了基本的物理学。
2018-05-08 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Proton beam self-modulation seeded by electron bunch in plasma with density ramp
等离子体中的种子自调制可以将长质子束转换成可以在长距离上激发强尾流场的微束团的训练，但这需要等离子体具有一定的密度分布和短尺度的斜升。对于欧洲核子研究中心AWAKE实验的参数，我们数值研究了如果用短电子束团作为自调制的种子，哪种密度分布是最佳的。利用最佳剖面，可以将尾流场“冻结”在大约一半的破波水平。高能电子束（160 MeV）的种子效率低于低能电子束（18 MeV），因为前者的尾场持续时间比有效播种所需的时间长。
2020-07-15 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Hosing Instability Suppression in Self-Modulated Plasma Wakefields
研究表明，当等离子体密度扰动为线性时，长粒子束团的自调制不稳定性饱和后，Hosing不稳定性可以被抑制。我们推导出最大束倾斜和种子的自调制不稳定性，以确保稳定的传播超过饱和的自调制的缩放。简化的hosing方程和三维粒子模拟的数值解证实了我们的分析结果。当粒子束或激光脉冲的训练激发线性尾流时，我们的结果也适用。
2014-04-22 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Experimental observation of plasma wakefield growth driven by the seeded self-modulation of a proton bunch
本文测量了相对论质子束团在等离子体中驱动的横向尾场效应，等离子体密度分别为$2.1\times10^{14}$和\unit [ $7.7\times10^{14}$ ]{electrons/cm $^3$ }。我们发现，这些尾场周期性散焦质子束本身，一致的种子自调制过程的发展。我们表明，散焦增加沿束和沿等离子体通过使用时间分辨和时间积分测量的质子束横向分布。我们评估了横向尾场振幅，结果表明它们超过了其种子值（\unit [ $<$ 15]{MV/m}），并达到了\unit [300]{MV/m}以上。所有这些结果证实了种子自调制过程的发展，外部注入的低能量和加速的电子多GeV的能级的必要条件。
2018-11-22 physics.acc-ph
Proposal for Single-Bunch Collimator Wakefield Measurements at SLAC ESTB
国际直线对撞机（ILC）和紧凑型直线对撞机（CLIC）等未来直线对撞机的束流传输系统（BDS）中，准直器尾流场是束流发射度增长和束流抖动放大的重要来源，从而降低了束流的亮度。因此，更好地了解准直器尾场效应对于优化未来直线对撞机的准直系统以最小化尾场效应至关重要。在过去，单束团准直器尾流场的测量已经在SLAC进行了基准理论，数值计算和实验的目的。这些研究揭示了测量结果与理论模型之间的一些差异。利用现有的束流测试设施，如SLAC的终端站A测试束（ESTB），进行新的实验测试将有助于提高我们对准直器尾场的理解。ESTB将提供完美的测试平台，以研究不同束长条件下的准直器尾场，与ILC（300微米标称束长）和CLIC（44微米标称束长）研究相关。在这里，我们建议进行新的实验测试准直器尾场效应的电子/正电子束在SLAC ESTB。
2012-12-25 physics.acc-ph
Effect of Dielectric Wakefields in a Capillary Discharge for Plasma Wakefield Acceleration
该研究针对等离子体尾场加速用介质毛细管的介质尾场效应，实验验证了驱动束团轨迹偏移、沿束位置对偏转效应的影响，探究了尾场衰减规律，为相关加速器设计提供了参考。
2024-10-09 physics.acc-ph physics.plasm-ph
The Optimal Beam-loading in Two-bunch Nonlinear Plasma Wakefield Accelerators
由于束流加载的高度非线性性质，目前不可能解析地确定两束团等离子体尾场加速器中维持低能量扩散所需的束流参数。因此，本文采用Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno参数扫描算法和QuickPIC程序，结合多项式回归和k折交叉验证方法，得到了非线性等离子体尾流场加速器中基于束流加载效应的三高斯电子束能散最小化时束流参数的两个拟合计算公式。一个公式允许尾束的每单位长度的归一化电荷的优化，以实现最小的能量扩展，即最佳的束加载。另一个直接给出了当尾梁达到最佳梁加载时的Transformer比。由拟合公式得到了驱动束和拖尾束电荷的简单比例关系，表明当两束的长度、间距和等离子体密度一定时，对于给定的两束电荷比，总是可以获得最佳的束流加载。该公式还可用于在最佳束流加载条件下获得最大加速电荷和最大加速效率的最佳等离子体密度。这两个拟合公式将大大提高设计和优化双束团等离子体尾场加速级的效率。
2022-05-10 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Transverse self-modulation of ultra-relativistic lepton beams in the plasma wakefield accelerator
通过全尺度粒子模拟，研究了高密度等离子体中超相对论性长轻子束的横向自调制。我们表明，长SLAC型电子和正电子束可以成为强烈的自调制超过厘米的距离，导致尾流激发在井喷制度与加速场超过20 GV/m。我们表明，粒子的能量变化超过10 GeV可以发生在米长的等离子体。我们发现，当达到井喷时，带正电荷和负电荷的聚束的自调制不同。播种自调制不稳定性抑制竞争软管不稳定性。这项工作表明，可以用现有的轻子束和现有的实验装置和诊断方法进行原理验证实验，以测试束流自调制的物理特性。
2012-06-04 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Undulator-type radiation of bunched charged particles in self-wakefield
研究了相对论带电粒子在无外场条件下沿周期结构运动时产生的辐射。结果表明，聚束带电粒子激发的尾流场的非同步空间谐波可以引起粒子振荡运动，从而产生波荡器型辐射（UR）。本文给出了超相对论带电粒子在自尾流场中发射的波荡型辐射的理论。本文用微扰法导出了超相对论单色带电束团在弱波纹轴对称波导中运动时自发UR功率的解析表达式。分析了自发UR功率超过尾场功率的参数区域、粒子数和粒子能量。
2003-02-10 physics.acc-ph
Ultra-Bright Electron Bunch Injection in a Plasma Wakefield Driven by a Superluminal Flying Focus Electron Beam
我们提出了一种新的方法，利用“飞焦”的驱动光束与能量啁啾产生的等离子体尾场结构中的井喷制度的高质量的电子束团的自注入。在飞行聚焦中，利用聚焦光学系统的色相关性，驱动聚束的密度质心的速度可以是超光速或亚光速的。我们首先推导出焦距和能量啁啾的焦斑的焦速度和特征长度。然后，我们使用多维粒子模拟证明，由电子束超光速传播飞行焦点驱动的尾流可以产生具有超低归一化切片发射度的GeV级电子束团（$\sim$ 30 nm rad），高电流（$\sim$ 17 kA），在密度为$\sim10^{19}$ cm $^{-3}$的等离子体中具有低的切片能量扩展（$\sim$ 0.1%）和因此高的归一化亮度（$>10^{19}$ A/rad $^2$ /m $^2$）。注入过程是高度可控和可调的，通过改变焦点速度和成形的驱动光束电流。FACET II的近期实验计划产生数十kA、<10 fs驱动器的能力，可能产生亮度接近$10^{20}$ A/rad $^2$ /m $^2$的光束。
2022-04-24 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Experimental Observation of Space-Charge Field Screening of a Relativistic Particle Bunch in Plasma
本研究通过测量无涂层介质毛细管中的介质尾场，实验观测相对论粒子束在等离子体中的空间电荷场屏蔽及其对尾场的抑制条件。
2024-06-17 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Impact of short-range wakefields from radio-frequency cavity resonant modes on bunch lengthening
本文研究了射频腔谐振模式短程尾场对高束团电荷量下束团拉伸的不利影响，利用合肥先进光源和 PETRA-IV 参数证明该尾场会显著削弱拉伸效果，并发现特定谐波腔设置下存在双平衡束团分布，强调新一代光源谐波腔优化必须纳入短程尾场。
2025-02-10 physics.acc-ph
The transverse wakefield calculated by double circuit model
X波段多束团加速器是产生高亮度、高能效束团的新途径。X波段加速器由于尺寸小、束团多，尾流场严重，除非在加速结构设计中采取强抑制横向尾流场的措施。为了计算结构的横向尾流场，论证了双回路模型计算尾流场的方法及其在结构设计中的应用。
2014-08-12 physics.acc-ph
Future colliders based on a modulated proton bunch driven plasma wakefield acceleration
最近的模拟表明，一个自调制的高能质子束团可以激发一个大幅度的等离子体尾场，并通过一个长的等离子体通道，在一个单级加速外注入的电子束团的能量前沿。在此基础上，未来的对撞机，无论是电子-正电子直线对撞机（e+-e-对撞机）或电子-强子对撞机（e-p对撞机）可以设想。在本文中，我们讨论了一些关键的设计问题的e+-e-对撞机和高能e-p对撞机，基于现有的基础设施的欧洲核子研究中心加速器复合体。
2012-05-31 physics.acc-ph
Characteristics of undulator-type radiation emitted by bunch of charged particles in wakefield
本文研究了相对论性带电粒子束在周期结构中运动时，与其激发的横向尾流场的非同步空间谐波相互作用而产生的波荡器辐射的谱角特性。当非相干波荡器型辐射功率超过与激发尾流场相关的功率损耗时，讨论了可能的实验验证可接受的条件。
2003-12-13 physics.acc-ph physics.gen-ph
Experimental demonstration of wakefield effects in a THz planar diamond accelerating structure
利用尾波场加速方法，直接测量了亚皮秒强流相对论电子束团在金刚石加载加速结构中产生的太赫兹尾波场。我们在这里提出的光束测试结果从第一金刚石基结构。金刚石因其高击穿阈值和独特的导热性能而被选中。由引导（驱动）束产生的场被用来加速尾随（见证）电子聚束，该电子聚束以可变的距离跟随驱动聚束。作为其与驱动聚束的分离的函数的见证聚束的能量增益描述了所产生的尾场的时间结构。
2012-03-10 physics.acc-ph
Oscillation damper for misaligned witness in plasma wakefield accelerator
针对线性或中等非线性等离子体尾场加速器中外部见证束对中困难的问题，本文提出在其前方亚毫米处加入同源阻尼束团，通过尾场扰动实现见证束自动回轴且无质量损失。
2024-10-26 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Electromagnetic radiation from a laser wakefield accelerator
基于Lienard-Wiechert势计算了激光尾场加速器的相干和非相干电磁辐射。研究发现，在波长大于束团长度时，辐射是相干的。相干辐射通常位于红外范围内，显示出揭示加速过程的细节和电子聚束的特性的特征，例如其持续时间、电荷、能量和相对于尾场轴的偏移。光谱的非相干范围延伸到X射线频率范围，由相当宽的峰组成，这是由加速度引起的。
2008-05-07 physics.acc-ph physics.plasm-ph
